Fredrik Ljungström

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Fredrik Ljungström
Fredrik Ljungström. Foto cirka 1915-20.
Född 16 juni 1875
Sverige Stockholm, Sverige
Död 18 februari 1964 (88 år)
Sverige Lidingö, Sverige
Utbildning Ingenjör
Yrke/uppdrag Industrialist, uppfinnare, tillsammans med Birger Ljungström grundare av ALÅ och STAL.
Maka 1. 1899-1907 Elisabeth, född Westerberg 1877; 2. 1910-1974 Signe, född Söderberg 1888
Barn 1. Einar 1900-1927, Erik 1901-1989, Mona 1903-1971, Gunnar 1905-, Eva-Lisa 1907-, 2. Brita (Näppe) 1911-, Margareta (Ped) 1913-1944, Olle 1918-, Ulla-Signe (Mosa 1920-1980, Per-Fredrik 1921-
Föräldrar Jonas Patrik Ljungström och Amalia Bernhardina Falk
Fredrik och Birger Ljungströms fabrik i Gåshaga uppförd 1918, för tillverkning av Ljungströms ångturbinlokomotiv.
Det första exemplaret av Ljungströms ångturbinlokomotiv tillverkat omkring 1920 i fabriken i Gåshaga på Lidingö. Bakom lokomotivet med ångpannan, kondensorvagnen för återvinningen av vatten.
Ljungströms ångturbinlokomotiv med roterande förvärmare monterad framtill på loket tillverkat i England 1923.
Ljungströms ångturbinlokomotiv tillverkat av Nydqvist & Holm vid Stockholms centralstation 1922.
Funktionsprincip för Ljungströms regenerativa luftförvärmare. Bild skapad omkring 1930.
Huvudritningar till Fredrik Ljungströms patent för den roterande värmeväxlaren, USPTO nr. 1746598, 1930.
Fredrik Ljungströms "Spontan-växel" konstruerad 1928.
"Segelentusiasten" Fredrik Ljungström i sittbrunnen på sin Ljungströmkryssare 1951.
Ljungströmkryssaren med den bomlösa riggen och enbart storsegel som kunde vikas ut till en spinnaker. Foto: 1950.
Fredrik Ljungströms gravvård på Norra begravningsplatsen i Solna.

Fredrik Ljungström, född 16 juni 1875 i Stockholm, död 18 februari 1964Lidingö, var en svensk ingenjör, uppfinnare och industriman. Tillsammans med sin äldre bror Birger Ljungström (1872-1948) konstruerade han Ljungströmturbinen, som dock i första hand har tillskrivits Birger Ljungström[1], för i första hand drivning av el-generatorer. Turbintypen var klar att introduceras på marknaden 1908 och den 29 februari 1908 grundades AB Ljungströms Ångturbin, förkortat ALÅ som skulle sälja tillverkningslicenser för Ljungströmturbiner. Genom att ALÅ ägde alla Ljungströms turbinpatent, hade de full kontroll över tillverkningslicenserna. 1913 grundades Svenska Turbinfabriks AB Ljungström, förkortat STAL som ett dotterbolag till ALÅ för att tillverka och marknadsföra kompletta turbindrivna elgeneratorer. Tillverkningen förlades till Finspång. Från omkring 1917, när ASEA hade köpt upp STAL och Fredrik och Birger i all hast lämnat STAL var de bosatta på Lidingö där de startade upp en lokomotivverkstad i Gåshaga för att börja utveckla och tillverka ångturbindrivna lokomotiv med ångturbiner enligt deras egen konstruktion.

Biografi[redigera | redigera wikitext]

Svea-velocipeden[redigera | redigera wikitext]

Brödernas uppfinnarbana med produkter som fick en relativt stor marknad inleddes med den s.k. Svea-velocipeden. Cykeln utvecklades tillsammans med en tredje broder Oscar Ljungström. Cykeln som drevs med en upp och nedgående trampmekanism förutsatte ett frihjulsnav[2], en uppfinning som patenterades av Birger Ljungström 1892. Cykeln var utrustad med fotbroms till bakhjulshjulnavet där man tidigare enbart haft fälgbromsar och hade även variabel utväxling. Man lyckades få finansiell hjälp av Alfred Nobel för att exploatera produkten och cykeltypen tillverkades både i Sverige och England. Under perioden 1894 till 1900 tillverkades omkring 2000 cyklar i Sverige av Firma Palmkrantz & Co. på Kungsholmen. Ett bolag som grundades i England för att tillverka och sälja cykeln försattes dock efter en kort tid konkurs. Cykeln hade en svaghet i att den drevs genom en alternerande upp- och nergående pedalrörelse. Kunderna kom med tiden att föredra de nya cykeltyperna med roterande vevrörelse på pedalerna, som också införde frihjulsnav och fotbroms.

Ångturbiner[redigera | redigera wikitext]

Efter cykelaffärerna anställdes bröderna på de Laval AB Separator. En kort tid därefter beslöt dom sig för att satsa på ett nytt eget företag grundat på en ny typ av ångturbin som de hade arbetat med under en längre tid. Även om bröderna samarbetade i många av sina konstruktioner anses Birger Ljungström vara huvudkonstruktören till den nya turbintypen. Konstruktionen byggde på en dubbel turbin av radialtyp där ånga under högt tryck kommer in via turbinnavet och leds vidare ut radiellt där den verkar på två motroterande turbinhjul som driver två utgående axlar. Turbinen hade 10% högre termodynamisk verkningsgrad än samtida axialturbiner och var dessutom mer kompakt och mindre utrymmeskrävande. Turbinen kom att kallas Ljungströmturbinen.

För att exploatera uppfinningen genom försäljning av tillverkningslicenser bildades 29 februari 1908 AB Ljungström Ångturbin, förkortat ALÅ, med säte i Stockholm som ägde alla patenten kring deras turbinlösningar och 1913 grundande man ett tillverkande bolag, Svenska Turbinfabriks AB Ljungström, förkortat STAL. I samband med detta flyttade de sin verksamhet från Stockholm till Finspång för att få tillgång till större verkstadslokaler. STAL var organisatoriskt ett dotterbolag till ALÅ. Styrelseordföranden i det nya bolaget var Helge Bäckström med Birger Ljungström som VD. Birger Ljungström anställde K.G. Karlson, sedermera professor vid Chalmers tekniska högskola och Oscar Wiberg, senare överingenjör vid STAL i Finspång. Några månader senare kom även brodern Fredrik Ljungström med i företaget.

Företaget expanderade snabbt och man tillverkade turbiner för drivning av elgeneratorer för många länder i och utanför Europa, kombinerat med att sälja tillverkningslicenser. Licenskontrakt tecknades med bl. annat Siemens i Tyskland och General Electric i USA. Turbintypen används fortfarande till stor del i olje- och koleldade ångkraftverk.

ASEA med dåvarande VD:n Sigfrid Edström (1870-1964) blev snart intresserad av STAL för att kunna leverera kompletta el-generatorstationer där dock Birger och Fredrik inledningsvis avböjde ett samarbete. 1916 under första världskriget (1914-1918) då företaget behövde ett stort kapitaltillskott, gick ASEA in som största enskilda aktieägare i STAL. Man förvärvade kort därefter Nobelfamiljens aktiepost i STAL och kom då upp i mer än 50% av röstetalet i bolaget. Ljungströms behöll dock kontrollen över ALÅ som innehade alla patenten kring deras turbinlösningar. ASEA:s övertagande av STAL drevs kort därefter igenom vid en extra bolagsstämma i april 1916 medan Birger Ljungström, som var på en resa till Amerika, hölls ovetande om vad som pågick. När Birger kom hem och blev serverad faktum att ASEA hade tagit över bolaget lämnade han STAL med omedelbar verkan. Även Fredrik Ljungström lämnade bolaget efter någon månad.

Ångturbinlokomotiv[redigera | redigera wikitext]

Efter att båda bröderna Ljungström lämnat STAL i Finspång flyttade de omkring 1917 till Lidingö för att utveckla tidigare idéer som Fredrik hade haft kring ångturbindrivna lokomotiv. En prototypverkstad byggdes i Gåshaga i form av en järnvägshall. Anledningen till att ångtubindrivna lokomotiv hade börjat tillverkas var dels en betydligt högre verkningsgrad jämfört med de kolvångmaskindrivna loken och att effekten kunde höjas väsentligt med de förutsättningar som fanns på utrymme och vikt vilket gjorde att dessa lok kunde dra betydligt tyngre och längre tåg.

En av de stora fördelarna med Ljungsströms ångturbinlokomotiv var förutom en högre verkningsgrad än andra ångturbindrivna lokomotiv på marknaden, ångkondensorn, som återvann en stor del av vattenångan från turbinutloppen vilket gjorde det möjligt att köra dessa tåg längre sträckor utan att behöva fylla på vatten. På Ljungströms konstruktioner bestod "lokomotivet" av två vagnar, en främre vagn som bar ångpanna med eldstad och bakom den främre vagnen den tillkopplade kondensorvagnen. Ett av de första patent som Fredrik Ljungström fick på turbindrivna lokomotiv med separat kondensorvagn är daterad till juli 1922 där ansökan är registrerad inkommen i oktober 1921.[3] Patentet beskriver en uppdelning av drivningen med flera turbiner för drivning av hjulen på både främre vagnen och den bakre kondensorvagnen. På många av de patent som Fredrik fick ut på olika delar till turbindrivna lokomotiv från tidigt 1920-tal fram till cirka 1925, anges Isidor Broberg som delaktig i uppfinningen men även andra ingenjörer som arbetade för bröderna Ljungström i Lidingöfabriken finns med som delaktiga i vissa patent.[4] Turbinen som konstruerades för lokomotivet var av radialtyp men med enbart ett turbinhjul där den andra motroterande rotorn i den konventionella Ljungströmturbinen ersattes med fasta ledskenor.

Det första Ljungströmsloket tillverkat i Gåshaga levererades för utprovning hos SJ i mars 1921. Under sommaren 1923 genomfördes slutproven där man på sträckan Stockholm-Göteborg kunde påvisa en 35%-ig besparing i kolförbrukningen jämfört med konventionella kolvångmaskinlokomotiv. Sträckan klarades också utan påfyllning av vatten. Samma år 1923 köpte företaget Nydqvist & Holm i Stockholm rätten att tillverka loktypen på licens. Företaget fick order på två lok, ett till SJ och ett till den Argentinska statsjärnvägen. Det argentinska loket var avsett för den 80 mil långa sträckan TucumánSanta Fe som till stor del gick genom öknar med begränsad tillgång till vatten. Loket måste därför vara försedd med en större vattentank och en större kondensorkapacitet för återvinningen av vatten ur vattenångan. Turbinen hade en uteffekt på 1 290 kW (1 753 hk) vid 10 000 r/min. Man uppmätte en bränslebesparing på drygt 40% på loket. Loket användes under några år men "försvann" i samband en revolution i Argentina. Det svenska loket från Nydqvist & Holm levererades år 1927 och sattes in på sträckan Stockholm- Krylbo och därefter på sträckan Stockholm - Bollnäs. Turbineffekten på detta lok var 1 470 kW (1 997 hk) vid 10 000 r/min och lokets maxfart 90 km/tim. Det var i bruk fram till 1931 då det ställdes åt sidan på grund av att elektrifieringen av statsjärnvägarna var i full gång och man hade även börjat använda diesel-elektriskt drivna lokomotiv.

Fram till 1930-31 hade det tillverkats cirka 2 000 ångturbinlokomotiv av Ljungströms konstruktion merparten på licens, varefter tillverkningen av ångdrivna lokomotiv successivt avtog och ersattes med elektriskt eller diesel-elektriskt drivna lokomotiv.

Roterande luftförvärmaren[redigera | redigera wikitext]

Man tog också fram andra konstruktioner i Lidingöfabriken, bl. annat den revolutionerande förvärmaren för förbränningsluften främst avsedd för kol- oljeeldade elkraftverk, även benämnd som den roterande regenerativa värmeväxlaren. Fredrik lämnade in en patentansökan till USPTO i november 1927 och fick ansökan godkänd 1930.[5]. Anordningen var en typ av kombinerad värmeackumulator och värmeväxlare, där värmen från de heta rökgaserna från eldstaden lagrades upp i värmeabsorberande material som därefter förvärmde den ingående luften till eldstaden. Genom de värmeabsorberande plattorna och den kontinuerliga överföringen av den lagrade värmen till ingående förbränningsluft, genom en långsamt roterande anordning som skiljde de olika luftströmmarna åt, uppnåddes en mycket hög verkningsgrad i värmeväxlaren med små dimensioner. Redan 1930 i de första versionerna med de material som fanns till förfogande, kunde man uppmäta en bränslebespring av kol eller olja upp mot 25%. Luftförvärmaren användes i första hand för industriella installationer, den första installerad i Stockholm 1922. 1933 hade man kommit upp i totalt 1000 installerade luftförvärmare runt om i världen. 1923 tog man också fram en variant för att kunna användas till Ljungströms ångturbinlokomotiv genom en påbyggnad längst fram på loket. Luftförvärmaren kom att bli en viktig standardkomponent i alla större fossilbränsleeldade elkraftverk.[6] Så sent som 1995 blev den roterande regenerativa luftförvärmaren inregistrerad och uppmärksammad av ASME i USA som en "världshistorisk milstolpe inom mekanisk konstruktion och värmeteknik".[7]

På mitten av 1920-talet upphörde verksamheten i Gåshagafabriken. Fabriksbyggnaden, som under en tid på 1930-talet användes som filmstudio, fanns kvar fram till 1972 då den revs för att göra plats för nya industribyggnader. Som mest hade Gåshagafabriken ett 70-tal anställda.

Drivsystemet "Spontan" för personbilar[redigera | redigera wikitext]

Fredrik Ljungström utvecklade också tidigt en helautomatisk transmission med steglös utväxling för personbilar kallad "Spontan-växeln" i sin egen experimentverkstad på tomten intill villan på Lidingö. Han fick ekonomiskt stöd för utvecklingskostnaderna från Axel Wenner-Gren och ett bolag bildades kring uppfinningen, Aktiebolaget Spontan. Kopplingen, den steglösa utväxlingen, gaspådraget och även bilens broms manövrerades med en enda fotpedal. Växellådan finns beskriven i detalj i en skrift publicerad av Fredrik Ljungström 1928 med titeln "The Spontan gearless one-pedal system for motor car control".

Spontan-växeln var en mekaniskt mycket komplicerad konstruktion där centrifugalvikter kopplade till drivmotorns svänghjul via ett länksystem var förbundna med utgående drivaxel så att utgående drivvarvtal kunde styras i förhållande till motors aktuella varvtal och därmed motorns avgivna moment och effekt. Det avgivna momentet till drivaxeln var sinusformat med en frekvens på ett 10-tal Hz och innehöll både en positiv och negativ momentdel där den negativa delen hindrades av en rullspärr (frihjul i spärr-riktningen). Momentvariationen jämnades ut med ett svänghjul, som även fungerade som bromstrumma, kopplad till utgående drivaxel och vidare till differentialväxeln och bakhjulen.[8]

Ett antal privatbilar utrustades med Spontanväxeln och provades ut i verklig drift med initialt goda resultat. Biltillverkaren Chrysler i USA blev intresserad av Spontanväxeln men börskraschen i New York 1929 och den efterföljande djupa lågkonjunkturen fick finansiärerna i USA att dra sig ur. Den avgörande faktorn till att Spontanväxeln lades i malpåse var dock att ny teknik på området transmissioner för personbilar, som togs fram i början av 1930-talet, kom att göra det ointressant att vidareutveckla Spontan-växeln.[9]

Segelbåtskonstruktör[redigera | redigera wikitext]

Fredrik Ljungström var hela sitt liv en inbiten seglare och konstruerade flera båtar med okonventionella tekniska lösningar. Han har gett namn åt segelbåtstypen Ljungströmkryssare. Från 1934, vid 59 års ålder, hade han frigjort sig från de flesta företagsbindningar och kunde ägna sig helhjärtat åt att utveckla segelbåtar, något som fyllde det mesta av hans tid under de följande tjugo åren. 1934 lanserade han Ljungströmriggen med bomlöst seglet med en ostagad mast. Masten var vridbar 360° så att seglet kunde revas genom att linda upp en del på masten. Seglet var också dubbelt för att även kunna fungera som en spinnaker genom att vika ut det. Han fick ut ett patent på riggkonstruktionen 1938.[10] Ljungströms cirkelbågsskrov var uppbyggda enligt ett koncept av cirkelbågar och ofta med ett negativt språng. Ljungström tog också fram en lösning på möjligheten att enkelt justera mastlutningen (framåt/bakåt) genom en rullförsedd mastfotsände i kölsvinet (april 1921). Genom att luta masten kunde seglets tryckcentrum i förhållande till vattnets tryckcentrum på kölen justeras och därmed båtens lovgirighet beroende på aktuell vindstyrka[11]. Han uppfann också en rad andra detaljer till segelbåtar bl. annat en ny typ av latta. De flesta av dessa båtar byggdes på ett båtvarv på västkusten på 1930 och 1940-talet. Det finns än i dag (2008) segelbåtar byggda efter Fredrik Ljungströms principer. Ljungströms båtar var enkla att bygga och hantera men fick ingen större spridning bland segelbåtstillverkare då den ansågs ful och att den var mindre effektiv på halvvind och slör än riggar med fock och bom som ger en bättre luftströmning.

Utmärkelser[redigera | redigera wikitext]

  • Fredrik Ljungström invaldes 1924 som ledamot av Ingenjörsvetenskapsakademien (hedersledamot 1940).
  • Han utsågs 1944 till teknologie hedersdoktor vid Kungliga Tekniska högskolan.[12]
  • 1945 invaldes han som ledamot av Kungliga Vetenskapsakademien.
  • 1948 mottog han KTH:s stora pris med motiveringen "Turbinkonstruktör, uppfinnare och företagsgrundare".
  • 1949 tilldelades han James Watt medaljen av Institution of Mechnical Engineers i London.
  • 1995 blev Fredrik Ljungströms luftförvärmare från 1920 uppmärksammad av ASME som ett "Internationellt historiskt minnesmärke inom mekanisk ingenjörsvetenskap och värmeteknik". Utmärkelsen delades ut i juni 1995 av ASME vid Tekniska museet i Stockholm i samband med en utställning. Ljungströms uppfinning anses ha fått "en i det närmaste ofattbart stor ekonomisk betydelse inom värmetekniken världen över genom avsevärda bränslebesparingar". Tekniken från 1920 används i hög grad även idag och även i anläggningar för rening av rökgaser.[13]

Litteratur av Fredrik Ljungström[redigera | redigera wikitext]

REF: Libris Fredrik Ljungström

  • Ljungströms luftförvärmare. Föredrag, Helsingfors den 27 april 1923.
  • Ljungströms turbinlokomotiv, Stockholm 1922.
  • Studie över fartyg med formen bestämd av cirkelbågar och dess tillämpning på segelbärande motorfartyg och passagerarfartyg, 1952.

Referenser[redigera | redigera wikitext]

Fotnoter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Ett av de första utkasten till den radiella Ljungströmturbinen är daterad till 1894 och signerad Birger Ljungström.
  2. ^ Frihjulet tillåter fri rotation i en riktningen men låses i andra riktningen.
  3. ^ Fredrik Ljungström USPTO patent nr. 1422111, 11 juli 1922.
  4. ^ Isidor Broberg var bosatt på Lidingö vid den tid man arbetade med ångturbinlokomotiven.
  5. ^ Patent USPTO No. 1746598, 11 februari 1930, ansökan inregistrerad 27 november 1925.
  6. ^ 1965 uppskattades att totalt 100 000 luftförvärmare enligt Ljungströms princip hade installerats runt om i världen.
  7. ^ År 2008 beräknades att cirka 18 000 luftförvärmare för fossileldade kraftverk var i drift runt om i världen, motsvarande en energibesparing på 3 000 TWh/år. Forsmarks 3 reaktorer har en kapacitet på 22,3 TWh/år. 3 000 TWh/år motsvarar således 134 reaktorer av Forsmarks samlade kapacitet. Det motsvarar en global minskning av koldioxidutsläpp på 3 000 miljoner ton, nästan 30 gånger Sveriges samlade utsläpp av koldioxid.
  8. ^ På 1920-talet var det vanligt på personbilar att enbart bakhjulen bromsades med en gemensam trumbroms på utgående drivaxel från växellådan, en konstruktion som också fanns på Volvos första bil ÖV 4:an som var utrustad med en konventionell manuellt styrd osynkroniserad växellåda, konstruerad av Jan G. Smith 1925.
  9. ^ De på tidigt 1920-tal osynkroniserade svårväxlade mekaniska växellådorna som Spontanväxeln avsåg att ersätta, ersattes snart av synkroniserade växellådor som gjorde det betydligt enklare att växla och på 1930-talet av s.k. automatväxellådor med hydrodynamiska momentomvandlare (torque converter) som flexibelt kopplingselement mellan motorns utgående drivaxel och växellådan, som medger växling under belastning.
  10. ^ USPTO nr. 2107303, 8 februari 1938.
  11. ^ Genom rätt mastlutning minimeras den bromsande effekten från rodret för en viss kurs.
  12. ^ KTH: Hedersdoktorer 1944-2008, läst 12 april 2009
  13. ^ ASME Landmarks #185 Ljungstrom Air Preheater (1920).

Tryckta källor[redigera | redigera wikitext]

  • Eric och Nils Forsgren, Lidingö - Människor och miljöer, 1995, sidan 246-251. ISBN 91-630-3812-9.
  • Sveriges dödbok 1947-2006, (CD-rom), Sveriges Släktforskarförbund
  • Fredrik Ljungström 1875-1964 Uppfinnare och inspiratör, av sonen Olle Ljungström, Sveriges Mekanisters Riksförening 1999, ISBN 91-630-7639-X

Webbkällor[redigera | redigera wikitext]

Externa länkar[redigera | redigera wikitext]